CN101774866A - 生物缓效复合肥料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物缓效复合肥料，它是由以质量分数计，动物血液成膜剂为1～50％，无机速效肥为40～90％，粘合剂为5～10％组成；所述动物血液成膜剂由以质量分数计，动物血液固形物或动物血液固形物衍生物为10～50％，高分子成膜剂为1～10％，高分子缓释剂为1～20％，水为余量组成，其动物血液固形物是指动物血液干燥制得的动物血粉，动物血液固形物衍生物是指用高分子材料对动物血粉进行化学改性制得的化学改性动物血粉。本发明动物血液成膜剂属于水不溶性并具有缓效性能。田间小区试验结果表明，本发明生物缓效复合肥料对作物具有明显的增产作用，而且提高了作物特别是蔬菜、草坪的农艺性状。

Description

生物缓效复合肥料

技术领域

本发明涉及一种生物缓效复合肥料。

背景技术

近十年来，我国粮食总产量随化肥施用量增加而增长，但单位肥料增产率却随化肥施用量增加而明显递减，究其原因是肥料利用率低，损失严重。长期大量使用氮磷钾等无机速效肥料已造成土壤有机质破坏，土壤板结，而且随水土流失不仅造成肥效使用率低，还造成因环境的富营养化所引发的藻类繁殖，对环境造成很大的破坏。“十五”期间我国对新型肥料的研制与产业化进行了大量的研究工作，取得了一些重要成果。其中，缓/控释肥料能有效控制养分释放速度，延长肥效期，满足作物整个生育期对养分的需要，能最大限度地提高肥料利用率，提高施肥的经济效益、社会效益和环境效益，因而成为世界肥料研究的热点。目前缓/控释肥的控释主要有物理法、化学法和生物法。其一物理法，主要是应用物理障碍因素阻碍水溶性肥料与土壤水的接触，从而达到养分控释的目的。这类肥料以疏水性聚合物包裹肥料颗粒或把可溶性活性物质分散于高分子材料基质中，从而限制肥料的溶解性，即通过简单微囊法和整体法的物理过程来处理肥料达到缓释性。应用物理法生产的肥料养分控释效果比较好，但往往在制造中需要使用有机溶剂溶解高分子成膜剂，或需配合其他方法共同使用，这样势必成本高，环境影响也大，例如：硫磺包膜尿素制造成本就高；如用水不溶性聚合物成膜剂就需要在高温或溶剂溶解状态涂膜；如用水溶性高聚物成膜剂，就需要用化学交联的方法来增加缓释效果；其二化学法，主要就是通过化学合成缓溶性或难溶性的肥料，将肥料直接或间接的以共价键或离子键接到预先形成的聚合物上，构成一种新型聚合物，例如：将尿素转变为较难水解的脲甲醛(UF)、脲乙醛(CDU)、异丁叉二脲(又称亚异丁基二脲IBDU)、丁烯叉二脲、草酰胺，或使速溶性铵盐转变为微溶性的金属磷酸铵等。应用化学法生产的缓/控释肥料控释效果比较好，但往往会使作物生长初期养分供应不足，且成本也比较高；其三生物法，主要是应用生物抑制剂(或促进剂)改良常规肥料。目前生物抑制剂应用的主要对象是速效氮肥，主要指脲酶抑制剂、硝化抑制剂和氨稳定剂等。生物法生产工艺简单，成本较低，但单纯使用时养分控释效果不稳定，肥效期较短，往往需要借助于肥料的物理化学加工和化肥深施技术。总之，虽然缓/控释肥料已经被人们所接受，正在成为21世纪肥料工业的替代产品，但尚需开发一种能降低成本、易于加工、环境友好型的产品。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可以延缓无机肥料营养素的释放和降解，同时又含有动物血液本身营养元素且成本低、易于制造的生物缓效复合肥料。

实现本发明目的的技术方案是：一种生物缓效复合肥料，它是由动物血液成膜剂、无机速效肥、粘合剂组成，以质量分数计，动物血液成膜剂为1～50％，无机速效肥为40～90％，粘合剂为5～10％；

所述动物血液成膜剂由动物血液固形物或动物血液固形物衍生物、高分子成膜剂、高分子缓释剂及水组成，以质量分数计，动物血液固形物或动物血液固形物衍生物为10～50％，高分子成膜剂为1～10％，高分子缓释剂为1～20％，水为余量，其中：动物血液固形物是指动物血液干燥制得的动物血粉，动物血液固形物衍生物是指用高分子材料对动物血粉进行化学改性制得的化学改性动物血粉；高分子成膜剂是生物高分子材料或者合成高分子材料；高分子缓释剂是天然有机高分子材料、具有多孔结构的矿物材料或纳米材料。

上述生物缓效复合肥料，其所述无机速效肥是无机单一肥料或无机复合肥料。

上述生物缓效复合肥料，其所述无机单一肥料是含有一种营养元素的肥料，所述营养元素是氮、磷、钾；所述无机复合肥料是含有两种或两种以上营养元素的肥料，所述营养元素是氮、磷、钾、农作物所需微量元素。

上述生物缓效复合肥料，其所述粘合剂是无机粘合材料、合成高分子粘合材料、生物高分子粘合材料中的一种或几种。

上述生物缓效复合肥料，用作所述粘合剂的无机粘合材料是高岭土、硅藻土、石膏粉、氧化镁中的一种或几种；用作所述粘合剂的合成高分子粘合材料是环氧胶、聚乙烯醇中的一种或两种；用作所述粘合剂的生物高分子粘合材料是纤维素、纤维素衍生物中的一种或两种。

上述生物缓效复合肥料，其所述动物血液成膜剂中，用作高分子成膜剂的生物高分子材料是海藻酸及其盐、壳聚糖及其衍生物、纤维素及其衍生物、淀粉中的一种；用作高分子成膜剂的合成高分子材料是聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸钾盐中的一种。

上述生物缓效复合肥料，其所述动物血液成膜剂中，用作高分子缓释剂的天然有机高分子材料是腐植酸、纤维素、木质素、黄原胶中的一种或几种；用作高分子缓释剂的具有多孔结构的矿物材料是蒙脱石粘土矿、伊蒙混层粘土岩、沸石、麦饭石、泥煤、海泡石粘土矿、凹凸石粘土矿、超镁铁岩中的一种或几种；用作高分子缓释剂的纳米材料是含纳米孔结构的矿物粉。上述生物缓效复合肥料，其所述动物血液成膜剂通过喷雾的办法直接在无机速效肥颗粒上成膜，或动物血液成膜剂与粉状无机速效肥混合，然后造粒。

本发明的技术效果是：本发明技术方案的生物缓效复合肥料是采用动物血液成膜剂处理的无机速效肥，其优点是：①动物血液成膜剂中的动物血液固形物或动物血液固形物衍生物，将动物血液本身的营养元素包括各种植物需要的微量元素引进了肥料中，可以起到辅佐营养植物的功效并为综合利用动物血资源开发出一条新出路；②动物血液成膜剂成膜后从水溶性转变为非水溶性，避免目前常见的利用有机溶剂或化学物质(如交联剂)实现该转变所造成的成本升高、污染环境的弊端；③动物血液成膜剂中的适量高分子缓释剂可以调控离子交换能力，实现调控氮磷钾营养元素的释放；④动物血液成膜剂中的适量高分子成膜剂可以调整动物血液包膜材料的粘稠度和成膜性能。因此，通过调整动物血液成膜剂在生物缓效复合肥料中的用量，就可以实现控制释放营养元素的功效，延缓土壤中脲酶，硝化酶及其他微生物对氮素的降解及对化学肥料中其他营养元素起到缓释的效果且成本低。试验室检测证明，本发明动物血液成膜剂属于水不溶性并具有缓效性能。田间小区试验结果表明，本发明生物缓效复合肥料对作物具有明显的增产作用，而且提高了作物特别是蔬菜、草坪的农艺性状，叶色变浓、外观更为诱人，商品价值更高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。

实施例中所用原料除另有说明外，均为化肥行业常规原料并可从商业途径购得。

(一)制备动物血液成膜剂

实施例1用动物血液固形物制备动物血液成膜剂A

①制备动物血液固形物

将液体猪血滤除机械杂质后，烘干或自然干燥后，粉碎、过筛得到动物血液固形物猪血粉，备用；

②制备动物血液成膜剂A(10kg)的配方见表1。

表1

组分	原料名称及规格	用量，kg
			动物血液固形物	猪血粉(80～100目)	1
高分子成膜剂	海藻酸钠(工业品)	0.16
			高分子缓释剂	含纳米孔结构的矿物粉(80～100目)	1
水	自来水	7.84

③操作

将1kg猪血粉加到用水7.84kg与海藻酸钠0.16kg混合均匀制得的8kg海藻酸钠含量为2％的水溶液中，充分搅匀，然后用均质胶体磨均质30～60分钟，再添加1kg高分子缓释剂含纳米孔结构的矿物粉，继续均质30分钟，得到10kg动物血液成膜剂A，备用。

实施例2用动物血液固形物制备动物血液成膜剂B

①制备动物血液固形物

与实施例1相同；

②制备动物血液成膜剂B(10kg)的配方见表2。

表2

组分	原料名称及规格	用量，kg
			动物血液固形物	猪血粉(80～100目)	1
高分子成膜剂	壳聚糖(工业品)	0.08
			高分子缓释剂	含纳米孔结构的矿物粉(80～100目)	1

组分	原料名称及规格	用量，kg
			水	自来水	7.92

③操作

基本与实施例1相同，不同点是：用水7.92kg与壳聚糖0.08kg混合均匀制得8kg壳聚糖含量为1％的水溶液，取代实施例1的海藻酸钠含量为2％的水溶液，得到10kg动物血液成膜剂B，备用。

实施例3用动物血液固形物衍生物制备动物血液成膜剂C

①制备动物血液固形物衍生物1

称取实施例1制得的猪血粉100g，用浓度为0.5M的氢氧化钠(按2g氢氧化钠加100ml水配制)调pH到8～9，然后加10g高分子材料环氧大豆油，利用电磁搅拌仪器搅拌反应过夜，然后加浓醋酸调pH到中性，过滤，烘干、粉碎、过筛得到动物血液固形物衍生物化学改性猪血粉1，备用；

②制备动物血液成膜剂C(10kg)的配方见表3

表3

组分	原料名称及规格	用量，kg
			动物血液固形物衍生物	化学改性猪血粉1(80～100目)(实施例3制)	1
高分子成膜剂	壳聚糖(工业品)	0.08
			高分子缓释剂	含纳米孔结构的矿物粉(80～100目)	1
水	自来水	7.92

③操作

将1kg动物血液固形物衍生物化学改性猪血粉1(按实施例3制)加到用水7.92kg与壳聚糖0.08kg混合均匀制得的8kg壳聚糖含量为1％的水溶液中，充分搅匀，然后用均质胶体磨均质30～60分钟，再添加1kg高分子缓释剂含纳米孔结构的矿物粉，继续均质30分钟，得到10kg动物血液成膜剂C，备用。

实施例4用动物血液固形物衍生物制备动物血液成膜剂D

①制备动物血液固形物衍生物2

称取实施例1制得的猪血粉100g，用浓度为0.5M的氢氧化钠(按2g氢氧化钠加100ml水配制)调pH到8～9，然后加10g高分子材料甲基丙烯酸环氧丙脂，利用电磁搅拌仪器搅拌反应过夜，然后加浓醋酸调pH到中性，过滤，烘干、粉碎、过筛得到动物血液固形物衍生物化学改性猪血粉2，备用；

②制备动物血液成膜剂D

配方和操作与实施例3基本相同，不同点是：用动物血液固形物衍生物化学改性猪血粉2取代动物血液固形物衍生物化学改性猪血粉1，得到10kg动物血液成膜剂D，备用。

(二)制备生物缓效复合肥料

实施例5

①配方见表4

表4

组分	原料名称及规格	用量，kg(％)
			动物血液成膜剂	动物血液成膜剂C(按实施例3制)	0.2～0.5(1.78～4.35)
无机速效肥	尿素	10(89.3～86.95)
			粘合剂	硅藻土(80～100目)	1(8.92～8.7)

②操作

用配方量的动物血液成膜剂C对尿素进行喷雾包衣，然后用硅藻土泼粉制得本发明生物缓效复合肥料。

实施例6

①配方见表5

表5

组分	原料名称及规格	用量，kg(％)
			动物血液成膜剂	动物血液成膜剂D(按实施例4制)	0.5～1.0(4.35～8.33)
无机速效肥	氮磷钾复合肥料	10(86.95～83.34)
			粘合剂	高岭土(80～100目)	1(8.7～8.33)

②操作

用配方量的动物血液成膜剂D对氮磷钾复合肥料进行喷雾包衣，然后用高岭土泼粉制得本发明生物缓效复合肥料。

实施例7

①配方见表6

表6

组分	原料名称及规格	用量，kg(％)
			动物血液成膜剂	动物血液成膜剂A(按实施例1制)	100(8.33)
无机速效肥	氮磷钾复合肥料	1000(83.34)
			粘合剂	硅藻土	100(8.33)

②操作

用配方量的动物血液成膜剂A与氮磷钾复合肥料、硅藻土混合后，通过滚筒造粒，制得本发明生物缓效复合肥料。

制备本发明生物缓效复合肥料所用原料品种及其用量不受实施例5～7的限制，可以在本发明技术方案规定的范围内选择。

(三)检测本发明动物血液成膜剂的水溶性

①样品

样品1：用1％的聚乙烯醇100g和淀粉100克混合均匀，浇注在培养皿上，自然干燥48小时成膜，制得水溶性高分子成膜剂；

样品2：用1％的聚乙烯醇100g和淀粉100克混合均匀，再添加0.1％的戊二醛，浇注在培养皿上，自然干燥48小时成膜，制得水不溶性高分子成膜剂；

样品3：实施例1～4制得的动物血液成膜剂A、B、C、D；

②检测方法

称取上述样品各1g，加到500ml自然水中，观察溶解情况；

③结果

观察溶解情况发现：

样品3(实施例1～4制得的动物血液成膜剂A、B、C、D)遇水均不溶解；样品1在水中逐步溶解；样品2在水中不溶解；

由此证明，本发明的动物血液成膜剂属于水不溶性成膜剂，而且无需经过化学改性，因此，对环境无污染。

(四)检验本发明动物血液成膜剂的缓效性能

①制备检测样品C：分别称取10g尿素加到10g、20g、30g、50g、100g实施例1制得的动物血液成膜剂中，充分搅拌，然后烘干制得检测样品10.2gC1、10.4g C2、10.6g C3、11g C4、12g C5；

②检测方法：分别称取10g检测样品C1～C5加到100克水中，放置1小时后分别过滤得到未溶物，烘干并称量未溶物重量WC1为0.06g，WC2为0.17g，WC3为0.48，WC4为0.86g，WC5为1.08g；

③结果

按照失重率％＝[Cx-WC/Cx]×100％计算失重率％，分别为99.4％、98.3％、95.2％、91.4％、89.2％，失重率越低，表明尿素释放越慢，随动物血液成膜剂量增加其缓效功能越好。

(五)农业试验举例

①供试作物：上海青小油菜，采用温室栽培法；

(A)试验地条件

试验于2009年在试验温室的小区中进行，土壤为砂壤土，肥力中等。试验地含有机质1.33％，全氮0.15％，全磷0.17％，全钾0.29％。试验时间段无特殊异常天气，其他管理办法与通常相同；

(B)试验设计

试验共设3个处理：处理1常规用肥，处理2用本发明的生物缓效复合肥料(实施例6)，处理3不施肥为空白对照，每种处理重复3次，共9个小区，随机区组排列，小区面积为4m2；

(C)施肥与调查方法

试验采用液体叶面肥或固体颗粒肥作为追肥，在苗期(四叶)按上述试验设计分别将定量肥料均匀施到各小区中。每小区按5点取样法，每点固定10株，分别调查油菜生长发育进度，测量株高，按小区采收，计测各处理最终产量和增产效果；

(D)结果列在表7中

表7

处理	调查株数(株)	平均株高(cm)	平均单株重(g)
				1	25	13.0	185.5
2	25	15.2	212.6
				3	25	12.2	180.3

表7中结果表明，处理1(本发明生物缓效复合肥料)，与处理2(常规用肥)及处理3(空白对照)比较，小油菜的平均株高、平均茎粗、平均单株重均有所增加。同时也观察到，油菜叶色浓绿，叶片肥厚，提高了小油菜的产量、营养品质和商品价值。

②供试作物：草坪品种高羊茅；

(A)试验地条件

草坪土壤条件：pH7.8，有机质1.21，

(B)试验设计

试验共设3个处理，其处理1：不施用肥料为空白对照；处理2：施用尿素肥料，施用量30g/m²，分两次施入；处理3：本发明生物缓释肥料(实施例5)施用量30g/m²；每种处理重复3次，采用小区随机区组试验，小区面积4×5m²；

(C)施肥与调查方法

2009年6月15日实施试验，每隔10天观察记录一次，两周修剪一次；处理2，8月15号再施肥一次，2009年9月15号最终观察记录列在表8。

(D)结果与分析

表8草坪表观评价

处理	盖度	均一性	病斑	比色泽	国际评价分值
						处理1-1	5	5.2	0	浅绿	5
处理1-2	5	5.1	0	浅绿	5
						处理1-3	5	5.4	0	浅绿	5
平均值	5	5.2	0	浅绿	5
						处理2-1	7.5	7.8	0	深绿	7.2
处理2-2	7.8	7.6	0	深绿	7.3
						处理2-3	8.0	7.5	0	深绿	7.2
平均值	7.8	7.6	0	深绿	7.2
						处理3-1	8.8	8.4	0	深绿	7.5
处理3-2	8.4	8.5	0	深绿	7.3
						处理3-3	8.5	8.7	0	深绿	7.6
平均值	8.6	8.5	0	深绿	7.5

表8中的盖度可以从一个侧面反映草坪的观赏价值。盖度越高，草坪的观赏价值就越高。处理3的盖度优于处理2和处理1；

表8中的均一性和色泽，反映草坪的美观度。处理3的均一性与处理2相差无几，都优于处理1；处理1的草坪的色泽一直暗淡，而处理3的草坪返青早，色泽深绿，颜色好看，处理2的草坪的色泽呈现一种曲线，好差交替；

按照国际上通用的草坪表现评价的9分值来评价，处理3优于处理1；与处理2(使用两次常规肥料)相比，处理3的肥效也是相差无几。

从以上分析说明，使用本发明生物缓效复合肥料(处理3)其肥料肥效至少三个月，而且肥效略优于多次使用常规尿素的处理2。证明本发明的生物缓效复合肥料用于草坪的肥效及长效性均优于常规尿素。

试验证明，只要在本发明技术方案的范围内所得到的本发明的生物缓效复合肥料其效果均可达到上述水平，故不再赘述。

本发明的生物缓效复合肥料可以应用的范围较广，包括蔬菜、瓜果、草坪、茶树、花卉、中药材、玉米、大豆、油菜等经济作物以及各种大田作物。

Claims (8)

1.一种生物缓效复合肥料，其特征在于，由动物血液成膜剂、无机速效肥、粘合剂组成，以质量分数计，动物血液成膜剂为1～50％，无机速效肥为40～90％，粘合剂为5～10％；

所述动物血液成膜剂由动物血液固形物或动物血液固形物衍生物、高分子成膜剂、高分子缓释剂及水组成，以质量分数计，动物血液固形物或动物血液固形物衍生物为10～50％，高分子成膜剂为1～10％，高分子缓释剂为1～20％，水为余量，其中：动物血液固形物是指动物血液干燥制得的动物血粉，动物血液固形物衍生物是指用高分子材料对动物血粉进行化学改性制得的化学改性动物血粉；高分子成膜剂是生物高分子材料或者合成高分子材料；高分子缓释剂是天然有机高分子材料、具有多孔结构的矿物材料或纳米材料。

2.根据权利要求1所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，所述无机速效肥是无机单一肥料或无机复合肥料。

3.根据权利要求2所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，所述无机单一肥料是含有一种营养元素的肥料，所述营养元素是氮、磷、钾；所述无机复合肥料是含有两种或两种以上营养元素的肥料，所述营养元素是氮、磷、钾、农作物所需微量元素。

4.根据权利要求1所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，所述粘合剂是无机粘合材料、合成高分子粘合材料、生物高分子粘合材料中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，用作所述粘合剂的无机粘合材料是高岭土、硅藻土、石膏粉、氧化镁中的一种或几种；用作所述粘合剂的合成高分子粘合材料是环氧胶、聚乙烯醇中的一种或两种；用作所述粘合剂的生物高分子粘合材料是纤维素、纤维素衍生物中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，所述动物血液成膜剂中，用作高分子成膜剂的生物高分子材料是海藻酸及其盐、壳聚糖及其衍生物、纤维素及其衍生物、淀粉中的一种；用作高分子成膜剂的合成高分子材料是聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸钾盐中的一种。

7.根据权利要求1所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，所述动物血液成膜剂中，用作高分子缓释剂的天然有机高分子材料是腐植酸、纤维素、木质素、黄原胶中的一种或几种；用作高分子缓释剂的具有多孔结构的矿物材料是蒙脱石粘土矿、伊蒙混层粘土岩、沸石、麦饭石、泥煤、海泡石粘土矿、凹凸石粘土矿、超镁铁岩中的一种或几种；用作高分子缓释剂的纳米材料是含纳米孔结构的矿物粉。

8.根据权利要求1所述的生物缓效复合肥料，其特征在于，所述动物血液成膜剂通过喷雾的办法直接在无机速效肥颗粒上成膜，或动物血液成膜剂与粉状无机速效肥混合，然后造粒。